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Lehrstuhl für Bodenkunde

Böden sind das Bindeglied zwischen Hydrogeosphäre und Atmosphäre und kontrollieren die Stoff- und Energiekreisläufe zwischen ihnen. Organische Substanz, Tonminerale und Eisenoxide sind die wichtigsten Reaktionspartner im Boden und fungieren gemeinsam als komplexe physikochemische Schnittstelle. Dabei sind nicht nur Menge und Qualität dieser Reaktionspartner von Bedeutung, sondern auch ihre räumliche Verteilung und ihre Interaktionen. Alles zusammen ist entscheidend für die biogeochemischen Prozesse, welche Ökosystemfunktionen wie Kohlenstoffkreislauf, Pflanzenwachstum und Wasserqualität bestimmen. Diese Prozesse erstrecken sich über verschiedene Skalen: vom molekularen Bereich (Nano- bis Mikrometer) über das Bodenprofil bis zur Landschaft (Meter bis Kilometer). Zunächst müssen wir den Aufbau dieser biogeochemischen Schnittstellen verstehen. Und dann gehört es zu unseren wichtigsten Zielen, mit den Prozessen, die auf der Ebene der Moleküle und der Organismen ablaufen, die Vorgänge in den Bodenaggregaten zu erklären.

Am Lehrstuhl für Bodenkunde arbeiten wir an der Charakterisierung der organischen Bodensubstanz (soil ogranic matter - SOM) im Allgemeinen sowie an der Identifikation und Extraktion funktioneller SOM-Pools. Diese Pools sind verantwortlich für die langfristige Stabilisierung von organischem Kohlenstoff in Böden sowie für die Entstehung biogeochemischer Schnittstellen in aggregierten Böden. Dafür kombinieren wir die modernsten Techniken. Mit Solid-State 13C NMR-Spektroskopie wird die Zusammensetzung der organischen Substanz als Ganzes (bulk SOM) charakterisiert. Mit chemolytischen Methoden und GC-MS analysieren wir diejenigen SOM-Komponenten, die für den Kohlenstoffkreislauf besonders wichtig sind: Polysaccharide, Lignin, Cutin und Suberin. Nach unseren Ergebnissen entscheiden sowohl die strukturchemischen als auch die räumlichen Eigenschaften der einzelnen SOM-Pools über deren Abbaubarkeit. Besonders wichtige Erkenntnisse liefert uns dabei das Nano Sekundärionen- Massenspektrometer (NanoSIMS), mit der wir bis zu sieben Ionenspecies mit hoher Sensitivität und Auflösung simultan untersuchen können. Sie ermöglicht uns die Element- und Isotopenzusammensetzung unterhalb der Mikrometerskala zu bestimmen und ist damit eine hervorragende Methode zur Erforschung biogeochemischer Prozesse und Eigenschaften in Böden.